分析鋁合金壓鑄件中產生氣孔的原因

姚士琦

摘 ?要：當前，我國很多鋁合金壓鑄件由于受到種種原因的影響，不可避免存在一些氣孔，必定對鋁合金壓鑄件的質量造成不利影響。基于此，文章介紹了鋁合金壓鑄件產生氣孔的主要原因，而且提出了防止鋁合金壓鑄件中出現氣孔的有效措施，希望可以為有需要的人提供參考意見。

關鍵詞：鋁合金壓鑄件;氣孔;原因

中圖分類號：TG27 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）24-0125-02

Abstract： At present， due to the influence of various reasons， there are inevitably some pores in many aluminum alloy die castings in our country， which must adversely affect the quality of aluminum alloy die castings. Based on this， this paper introduces the main causes of stomata in aluminum alloy die castings， and puts forward some effective measures to prevent stomata in aluminum alloy die castings， hoping to provide reference for people who have such a demand.

Keywords： aluminum alloy die casting; stomata; cause

在鋁合金壓鑄件生產中，氣體被卷進合金液中所造成的缺陷，直接影響鑄件的加工性能以及質量。采用一般鑄法制作的鑄件，多數都存在因為氣體導致的缺陷。有些零件對氣密性有較高的要求，而且要求有高溫環境，若使用當前常規的壓鑄件，采用普通生產方式，很難提高產品質量。氣孔問題，特別是扁形氣孔，在鑄件壁中出現。除了對零件的強度造成影響，若工作環境溫度上升，也會導致高壓氣體受熱膨脹，零件出現變形或者表面有凸泡的情況。

1 鋁合金壓鑄件產生氣孔的主要原因

1.1 精煉除氣質量不良

在鋁合金壓鑄件生產過程中，通常，已熔化的鋁液澆注溫度在610攝氏度到660攝氏度之間，在這個溫度下，鋁業中溶解很多氣體，是以氫氣為主，鋁合金氫氣的溶解度和鋁合金的溫度有緊密的關系，660攝氏度的液態鋁液中大概是每100克0.69立方厘米，在660攝氏度的固態鋁合金中大概是每100克0.036立方厘米，這時液態鋁液中氫氣的含量遠遠超過固態鋁合金。因此，若鋁合金處于凝固狀態時，就會有很多的氫析出現，通過氣泡的形態在鋁合金壓鑄件中存在。鋁合金熔煉中進行精煉除氣的主要目的是降低鋁業中包含的氣量，避免在鋁合金凝固中許多氣體析出而出現氣孔。若在鋁液中原本就縮減氣體的含量，這時凝固中也會降低析出氣體量，所以造成的氣泡也就明顯減少。因此，鋁合金精煉是不可或缺的工藝手段，精煉質量有保證，氣孔勢必不多，反之，精煉質量沒有保證，氣孔勢必不少。而想要確保精煉質量合格，必須要選擇質量合格的精煉劑，這種精煉劑是在約660攝氏度能夠發生反應形成氣泡，這些氣泡往往都不是非常劇烈的，而是均勻連續的出現氣泡，利用物理吸附作用，這些氣泡和鋁液完全解除，對鋁液中的氫氣進行吸附，而且從液面中分離出來。因此，必須要嚴格控制冒泡時間，不能偏長或者偏短，最好控制在6分鐘到8分鐘之間。若鋁合金冷卻達到300攝氏度，在鋁合金中氫的溶解度小于每100克0.001立方厘米，這時只是液態時的1/700，該凝固后氫氣析出而形成的氣孔是相對分散的，針孔非常細小，不會對漏氣以及加工表面造成任何影響，人們的肉眼幾乎是完全不能看到的。在鋁液凝固時由于氫氣析出而形成的氣泡相當大，很多都在鋁業最終凝固的中心部位，盡管也較為分散，但是這些氣泡容易泄露，甚至造成工件直接報廢。

1.2 排氣不良

就鋁合金壓鑄來講，由于模具的排氣通道受阻，模具排氣設計結構缺乏科學性和合理性，壓鑄過程中型腔中的氣體不能正常排出，導致在產品的一些固定位置出現氣孔[1]。此種因為模具型腔中氣體產生的氣孔大小不一，氣孔中的內壁呈鋁和空氣氧化的氧化色，不同于氫氣析出形成的氣孔，相對于空氣孔而言，氫氣析出氣孔內壁較為粗糙，無氧化色，而是灰色的。對于由于排氣不順暢而形成的氣孔，需要對模具的排氣通道進行合理改造，一旦發現模具排氣通道有很多殘留鋁皮，必須要立即將其清理干凈。

1.3 壓鑄參數不準確造成卷氣

在鋁合金壓鑄件生產中選擇不合適的壓參數，鋁液壓鑄充型速度偏快，導致型腔內氣體無法立即穩定的擠出型腔，而與鋁液的液流共同卷進到鋁液內，由于鋁合金表面迅速冷卻，包在已凝固的鋁合金外殼內，不能排出形成相當大的氣孔。該氣孔通常在工件表面的下部，與最終匯合位置相比之下，鋁液進口相當少，呈現出橢圓狀，在最終凝固位置多且大。就此氣孔來講，必須要適當的改變充型速度，確保鋁合金液流可以正常推進，不會出現高速卷氣的情況。

1.4 產品壁厚偏大

產品形狀容易出現壁厚差偏大的情況，鋁液最終凝固的部位是壁厚中心，也是很有可能出現氣孔的位置，該壁厚位置的氣孔是收縮氣體與析出氣體的一種混合體，不是采用普通的措施就可以避免的。在設計產品形狀過程中必須要盡可能確保壁厚均勻，采用空心結構，在模具設計中需要設置冷鐵，也可以加快模具的冷卻速度。此外，在鋁合金壓鑄件生產中，必須要對厚大位置的過冷量引起注意，調整澆注溫度。

1.5 鋁合金的壓縮

鋁合金和其他材料相同，在凝固過程中出現收縮，鋁合金澆筑溫度和收縮呈正比，鋁合金的澆注溫度越低，該收縮就越小，單一的因為體積收縮形成的氣孔是在鋁合金最終凝固位置出現的，保持不規則形狀，甚至出現網狀。在產品中，其和凝固中由于氫氣析出的氣孔都存在，在氫析出氣孔的附近出現縮氣孔，在氣泡附近有伸向外面的網狀氣體[2]。就該氣孔來講，必須從澆注溫度著手，在壓鑄工藝條件良好的情況下，盡可能減少壓鑄中的鋁液澆注溫度。這樣不僅能夠降低鑄件的體積收縮，而且降低縮氣孔。若在加熱位置多次出現該氣孔，可以嘗試著設置冷鐵，使其最終凝固位置發生變化，以有效解決滲漏的問題。

2 防止鋁合金壓鑄件中出現氣孔的有效措施

2.1 熔煉合金要根據工藝操作規程進行，以盡量降低氣體的帶入

第一，將原材料存放在干燥的環境中，防止雨淋，進而導致鋁合金熔化后有大量的氫氣。第二，與合金液發生接觸的工具，經過預熱后進行使用[3]。第三，合理控制熔煉溫度。在熔融條件下，溫度越低，氣體越不容易向合金液擴散，造成含氣量降低。并且經過除氣處理，時間越短，含氣量越少。第四，除氣劑必須要經過干燥位置處理才可以使用。

2.2 壓鑄件的結構要求科學

第一，確保壁厚均勻，防止出現熱節。第二，盡可能將零件厚壁位置的孔壓出來，進而擴大這個區域的散熱范圍，也可以通過型芯片與間隙相配合進行排氣。第三，對由于結構要求無法避免的熱節區，盡量對這個區域的充填條件以及壓力的持續時間進行改善，而且加大排氣條件。

2.3 正確選擇模具土料

所選擇的涂料揮發氣體較少，揮發溫度較低，均勻涂刷，防止涂料揮發的氣體進入到合金液內。

2.4 選擇適宜的澆注系統以及排氣系統

第一，對分型面進行選擇時，不僅要考慮零件方便從型腔中取出，而且觀察是否方便排氣[4]。第二，為了迅速排氣，最好選擇澆口開設處，不能讓合金液流到型腔中，導致排氣槽不暢。第三，開設澆口的方向和大小，必須要防止在型腔中合金液出現渦流包氣的情況。

2.5 確保鋁合金熔煉的精煉除氣質量

在鋁合金壓鑄件中為了防止產生氣孔，也必須要確保鋁合金溶液的精煉除氣質量合格，使用優質的精煉劑和除氣劑，降低鋁液中的含氣量，只要看到氧化物，比如：液面泡子以及浮渣等等，必須要迅速清除，避免又一次帶入氣體進到壓鑄件內。

3 結束語

總而言之，在鋁合金壓鑄件生產中盡量要避免或者減少氣孔的出現，否則就無法保證鋁合金壓鑄件的質量。因此，工作人員在生產過程中必須要依照要求進行，如果發現氣孔，應該結合氣孔的原因，及時采取相應的處理措施，這樣才可以將氣孔消除，為提高鋁合金鑄件質量打下良好的基礎。

參考文獻：

[1]何仕賢.鋁合金壓鑄件缺陷分析及對策和壓鑄技術新發展[J].居舍，2018（19）：188.

[2]殷露.淺析鋁合金鑄件中氣孔缺陷的形成及特征[A].重慶鑄造行業協會、重慶市機械工程學會鑄造分會[C].2016：258-259.

[3]張臻.基于X射線測量的鋁合金鑄件微觀缺陷預測及分析[J].鑄造技術，2014，35（11）：2760-2762.

[4]孫繼陶.鋁合金鑄件中氣孔的形成機理及防止方法[J].甘肅冶金，2004（04）：35-36+40.